使用硬件在回路中评估农业机器人速度的PI2控制器

Guillermo Sánchez Herrera, Adriana Riveros Guevara, Leonardo Enrique Solaque Guzman
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摘要

农业被认为是人类最基本的活动之一,因为通过农业获得食物。为了增加产量和改善粮食状况,在精准农业中开始使用不同的机器人。为此,开发了CERES农业机器人,该机器人旨在帮助蔬菜种植。本文开发了一种利用动态控制器实现机器人对线性和角速度的跟踪的方法。首先,给出了机器人的数学建模和模型不同参数的辨识。随后,找到了模型的线性化,并给出了线性速度和角速度之间的耦合,在由以下参考文献确定的操作点设计动态解耦器。最后,使用具有双重积分作用的PI控制器,并在嵌入式系统上编程,通过在回路中进行硬件测试来验证其性能。结果表明,稳定时间和跟踪时间适合未来与实际设备和轨迹控制器的集成。
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Controlador PI2 para las velocidades de un robot agrícola evaluado usando Hardware en el lazo (HIL)
La agricultura es considerada como una de las actividades más esenciales para el ser humano debido a que por medio de esta se obtienen los alimentos. Con el objetivo de aumentar la producción y de mejorar el estado de los alimentos se han empezado a usar diferentes robots, en la agricultura de precisión. Con este fin se desarrolló el robot para agricultura Ceres, diseñado y construido para asistir cultivos de hortalizas. En este documento, se el desarrollo para lograr el seguimiento de las velocidades lineales y angulares por parte del robot mediante el uso de un controlador dinámico. En primer lugar, se muestra la modelación matemática del robot y la identificación de los diferentes parámetros del modelo. Posteriormente, se encuentra la linealización el modelo y dado el acoplamiento entre velocidad lineal y angular, el diseño de desacopladores dinámicos en un punto de operación determinado por las referencias a seguir. Finalmente, se utiliza un controlador PI con doble acción integral y se programa en un sistema embebido verificando su desempeño mediante pruebas de hardware en el lazo (HIL). Los resultados muestran tiempos de estabilización y seguimientos adecuados para futuras integraciones con la planta real y controladores de trayectoria.
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